(57)【要約】  本発明は、ポリマーおよび発泡剤を含む溶融したプラスチック組成物から物品を形成する方法を提供する。この方法は、溶融したプラスチック組成物を鋳型に注入し、プラスチック組成物が鋳型の第１の空洞形成面に隣接かつ接触した第１の固体スキンおよび鋳型の第２の空洞形成面に隣接かつ接触した第２の固体スキンを形成することを可能にし、その後に空洞の環状の断面を定める鋳型空洞の領域の周の少なくとも一部分における第１および第２の固体スキンの間の溶融したプラスチック組成物が凝固する前に、鋳型を開放することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を形成する方法であって、
（ａ）外側部分および内側部分を有しており、前記外側部分が第１の空洞形成面を有し、前記内側部分が第２の空洞形成面を有している鋳型を、用意するステップと、
（ｂ）前記鋳型を閉じることによって前記第１および第２の空洞形成面の間に空洞を画成するステップであって、前記空洞の少なくとも１つの領域が、該空洞の外周縁と内周縁との間の該空洞の環状の断面を定め、前記第１の空洞形成面は、前記第１の空洞形成面と前記第２の空洞形成面との間の距離が前記領域の周の少なくとも一部分を巡って第１の距離および第２の距離の間で交互に変化する面であり、前記第１の距離が前記第２の距離よりも大きいステップと、
（ｃ）ポリマーと発泡剤とを含む溶融したプラスチック組成物を前記空洞へと注入するステップと、
（ｄ）前記少なくとも１つの領域において、前記第１の空洞形成面に隣接かつ接触し、第１の周方向長さ長を有する第１の固体スキンと、前記第２の空洞形成面に隣接かつ接触し、第２の周方向長さを有する第２の固体スキンとを、前記プラスチック組成物が形成することを可能にするステップであって、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物は、溶融したままであり、前記第１の空洞形成面と前記第２の空洞形成面との間の距離が前記第１および第２の距離の間で交互に変化する場所において、前記プラスチック組成物の交互の第１および第２の厚さが形成され、第１および第２の厚さの各々は、溶融したプラスチック組成物を間に有する前記第１および第２のスキンを含むステップと、
（ｅ）前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物が凝固する前に前記鋳型を開放することで、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物ならびに前記プラスチック組成物の前記交互の第１および第２の厚さに位置する前記溶融したプラスチック組成物が、発泡によって膨張することを可能にするステップであって、前記開放は、前記第１の固体スキンがもはや前記第１の空洞形成面に接触しない一方で、前記第２の固体スキンが前記第２の空洞形成面に接触したままであるように、前記鋳型の前記外側部分を取り除くことを含むステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第２の固体スキンは、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するまで、前記第２の空洞形成面に接触した状態に保たれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｅ）は、前記鋳型の前記外側部分を取り除いた後に、前記物品を、前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了する前に第２の鋳型へと挿入し、前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物が凝固するまで、前記物品を前記第２の鋳型内に保持することをさらに含み、
前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するとき、前記物品の前記第１の固体スキンは、前記第２の鋳型の表面に接触する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記物品を前記第２の鋳型へと挿入する前に前記第２の鋳型の前記表面の少なくとも一部分をフィルムシートで覆うことをさらに含み、
前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するとき、前記物品の前記第１の固体スキンの少なくとも一部分が前記フィルムシートに接触する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の面は、ピークとトラフとを有する波形を有し、
随意により、（ｉ）前記波形は、Ｕ字形またはＶ字形であり、並びに／あるいは、（ｉｉ）前記波形は、ピークおよびトラフの反復的または規則的な並び、あるいは、ピークおよびトラフの非反復的またはランダムな並びを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｂ）において、各々の第１の部分が、前記領域の前記周の１対の第２の部分の間に配置され、前記第２の部分において、前記第１の空洞形成面と前記第２の空洞形成面との間の距離は、前記第２の距離よりも小さい第３の距離であり、
ステップ（ｄ）は、また、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物が前記少なくとも１つの第１の部分において溶融したままである一方で、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物が前記第２の部分において凝固することを可能にし、
前記ステップ（ｅ）において、前記少なくとも１つの第１の部分の前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物が凝固する前に前記鋳型が開放されることで、前記少なくとも１つの第１の部分の前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物の発泡による膨張が可能にされる、請求項１に記載の物品形成方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１の部分の前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するまで、前記第２の固体スキンは、前記第２の空洞形成面に接触した状態に保たれる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記領域の前記周の前記少なくとも１つの第１の部分を巡って、前記第１の面は、ピークとトラフとを有する波形を有し、
随意により、（ｉ）前記波形は、Ｕ字形またはＶ字形であり、並びに／あるいは、（ｉｉ）前記波形は、ピークおよびトラフの反復的または規則的な並び、あるいは、ピークおよびトラフの非反復的またはランダムな並びを有する、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、実質的に一定のままである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、最大で２％増大する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、最大で２０％増大する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、１２〜２０％または８〜１５％増大する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、最大で１０％増大する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、３〜１０％増大する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、最大で５％増大する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｅ）において、前記第１の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第１の周方向長さと比べて、１〜５％増大する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｅ）において、前記第２の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第２の周方向長さと比べて、実質的に一定のままである、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ｅ）において、前記第２の周方向長さは、ステップ（ｄ）の終わりにおける前記第２の周方向長さと比べて、最大で２％増大する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の空洞形成面と前記第２の空洞形成面との間の前記距離は、前記第２の空洞形成面の接平面に対して垂直に測定される、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記波形は、正弦波の形状である、請求項５、８あるいは請求項５または８に従属する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の距離は、前記第２の空洞形成面とトラフの最下点との間の距離であり、
前記第２の距離は、前記第２の空洞形成面とピークの最高点との間の距離である、請求項５、８、２０、あるいは請求項５、８、または２０に従属する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の距離は、前記領域の前記周を巡って一定のままである、請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の距離は、前記領域の前記周を巡って一定のままである、請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の距離および／または前記第２の距離は、前記領域の前記周を巡って変化する、請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の距離が、前記領域の前記周を巡って変化し、前記領域の前記周を巡ってｎ番目のトラフのたびに最大値に達し、
ここでｎは、少なくとも２かつ整数である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の距離は、前記領域の前記周を巡って隣同士のｎ番目のトラフの間の中途に位置する各々のトラフまたは対のトラフにおいて最小値に達する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ｎは、２〜２０であり、随意により２〜１０であり、さらに随意により２〜５であり、さらに随意により３または４である、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の距離が、前記領域の前記周を巡って変化し、
各々の第１の部分は、前記第１の距離が前記最大値にあるｎ個のトラフを含み、
ここでｎは、少なくとも１かつ整数であり、随意によりｎは１〜２０であり、随意により１〜１０であり、さらに随意により１〜５である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの第１の部分において、前記第１の距離は、第２の部分に隣接する各トラフにおいて最大値にある、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
ｎは、少なくとも２かつ整数であり、随意によりｎは２〜２０であり、随意により２〜１０であり、さらに随意により２〜５である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の距離は、前記第１の距離が前記最大値にある隣同士のトラフの間の中途に位置する各々のトラフまたは対のトラフにおいて最小値に達する、請求項２８乃至３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
ステップ（ｅ）は、前記鋳型の前記外側部分を取り除いた後に、前記物品を、前記少なくとも１つの第１の部分の前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了する前に第２の鋳型へと挿入し、前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物が前記少なくとも１つの第１の部分において凝固するまで、前記物品を前記第２の鋳型内に保持することをさらに含み、
前記少なくとも１つの第１の部分の前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するとき、前記物品の前記第１の固体スキンは、前記少なくとも１つの第１の部分において前記第２の鋳型の表面に接触する、請求項６または請求項６に従属する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記物品を前記第２の鋳型へと挿入する前に前記第２の鋳型の前記表面の少なくとも一部分をフィルムシートで覆うことをさらに含み、
前記第１および第２のスキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するとき、前記物品の前記第１の固体スキンの少なくとも一部分が前記少なくとも１つの第１の部分において前記フィルムシートに接触する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の鋳型の前記表面は、前記第１のスキンへと付与される３次元の模様を有する、請求項３、請求項３に従属する請求項のいずれか一項、あるいは請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記フィルムシートは、前記第２の鋳型の前記表面の少なくとも一部分の全周を覆う、請求項４または請求項４に従属する請求項のいずれか一項、あるいは請求項３３または請求項３３に従属する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記フィルムシートは、ポリプロピレンのフィルムシートである、請求項４または請求項４に従属する請求項のいずれか一項、あるいは請求項３３または請求項３３に従属する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記ポリプロピレンは、延伸ポリプロピレンまたは２軸延伸ポリプロピレンである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記フィルムシートは、発泡フィルムシートである、請求項４または請求項４に従属する請求項のいずれか一項、あるいは請求項３３または請求項３３に従属する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記ポリマーは、ポリオレフィンまたは複数のポリオレフィンの混合物、ポリエステル、あるいはポリ乳酸を含み、
前記ポリオレフィンは、随意によりポリエチレンまたはポリプロピレンであり、
前記ポリエステルは、随意によりポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートである、請求項１乃至３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
ポリマーは、１０〜１２０のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記発泡剤は、化学発泡剤である、請求項１乃至４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記発泡剤は、前記溶融したプラスチック組成物に溶解したガスであり、
随意により、該ガスは、二酸化炭素または窒素を含み、
さらに随意により、該ガスは、香料組成物をさらに含む、請求項１乃至４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記溶融したプラスチック組成物は、充てん材をさらに含む、請求項１乃至４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記充てん材は、炭酸カルシウムまたはチョークを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記物品は、カップまたは容器である、請求項１乃至４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
飲料カップまたは容器として使用される中空物品であって、
該中空物品は、中央中空空洞を画定する環状の側壁および底壁と、前記側壁の上縁と、前記側壁の下端とを有しており、
前記環状の側壁は、内側および外側スキンと、該内側および外側スキンの間の膨張した多孔性発泡体層とからなるサンドイッチ構造で構成されたプラスチック材料を含み、
前記膨張した多孔性発泡体層は、前記上縁と前記下端との間の方向に前記側壁に沿って長手方向に延びた補強エリアの環状の配列を有し、
前記補強エリアは、前記上縁と前記下端との間の方向に前記側壁に沿って長手方向に延びたスペーサ領域の環状の配列によって互いに隔てられ、前記環状の側壁を巡る交互の補強エリアおよびスペーサ領域をもたらしており、
前記補強エリアは、第１の密度の膨張した多孔性発泡体を有し、
前記スペーサ領域は、第２の密度の膨張した多孔性発泡体を有し、
前記第１の密度は、前記第２の密度よりも高い、中空物品。
【請求項４７】
前記補強エリアにおける前記膨張した多孔性発泡体は、前記スペーサ領域における前記膨張した多孔性発泡体よりも低い密集度の多孔性空隙を有する、請求項４６に記載の中空物品。
【請求項４８】
前記補強エリアにおける前記膨張した多孔性発泡体は、前記スペーサ領域における前記膨張した多孔性発泡体よりも均一な多孔性空隙の寸法分布を有する、請求項４６または４７に記載の中空物品。
【請求項４９】
前記補強エリアにおける前記膨張した多孔性発泡体は、前記スペーサ領域における前記膨張した多孔性発泡体よりも小さい多孔性空隙の平均寸法を有する、請求項４６乃至４８のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５０】
前記環状の側壁を巡る前記交互の補強エリアおよびスペーサ領域は、各々の補強エリアが向かい合うスペーサ領域の間に位置し、各々のスペーサ領域が向かい合う補強エリアの間に位置することをもたらしている、請求項４６乃至４９のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５１】
前記スペーサ領域は、第１および第２のスペーサ領域を含み、
前記第１のスペーサ領域は、前記環状の側壁を巡る周方向において、前記第２のスペーサ領域よりも大きい幅を有する、請求項４６乃至５０のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５２】
前記第１および第２のスペーサ領域は、膨張した多孔性発泡体を含み、
前記第１のスペーサ領域の前記膨張した多孔性発泡体は、前記第２のスペーサ領域の前記膨張した多孔性発泡体よりも低い密度を有する、請求項５１に記載の中空物品。
【請求項５３】
前記第１および第２のスペーサ領域は、前記環状の側壁を巡って交互に位置する、請求項５１または５２に記載の中空物品。
【請求項５４】
前記環状の側壁を巡る前記交互の補強エリアならびに前記第１および第２のスペーサ領域は、補強エリア、第１のスペーサ領域、補強エリア、および第２のスペーサ領域の並びの繰り返しをもたらしている、請求項５３に記載の中空物品。
【請求項５５】
前記補強エリアは、前記環状の側壁を巡る周方向における幅が、０．５〜３ｍｍであり、随意により０．７５〜２ｍｍである、請求項４６乃至５４のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５６】
前記スペーサ領域は、前記環状の側壁を巡る周方向における幅が、０．５〜１０ｍｍであり、随意により０．５〜４ｍｍであり、さらに随意により０．７５〜３ｍｍである、請求項４６乃至５５のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５７】
前記側壁は、０．５〜４ｍｍの厚さを有し、随意により１〜３ｍｍの厚さを有する、請求項４６乃至５６のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５８】
前記側壁は、一体的な環状の成形体である、請求項４６乃至５７のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項５９】
前記環状の側壁、底壁、上縁、および下端が、一体的な環状の成形体である、請求項５８に記載の中空物品。
【請求項６０】
単一のプラスチック材料で構成され、随意により熱可塑性樹脂で構成された、請求項４６乃至５９のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項６１】
前記上縁は、膨張した多孔性発泡体の環状リングを有する、請求項４６乃至６０のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項６２】
前記上縁は、膨張していない前記プラスチック材料の環状リングによって前記サンドイッチ構造の上端から隔てられている、請求項６１に記載の中空物品。
【請求項６３】
前記底壁は、中央のゲート領域と、該ゲート領域を囲む膨張した多孔性発泡体の第１の環状リングと、前記側壁に向かって半径方向外側へと延びる膨張した多孔性発泡体の複数の第１の放射状要素とを有し、
前記第１の放射状要素は、膨張していないプラスチック材料の第１のセグメントによって互いに隔てられている、請求項４６乃至６２のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項６４】
前記底壁は、前記複数の第１の放射状要素を囲み、前記複数の第１の放射状要素の半径方向外側の端部に接続する膨張した多孔性発泡体の第２の環状リングと、前記側壁に向かって半径方向外側へと延びる膨張した多孔性発泡体の複数の第２の放射状要素と、をさらに有し、
前記第２の放射状要素は、膨張していないプラスチック材料の第２のセグメントによって互いに隔てられ、
膨張した多孔性発泡体の前記複数の第２の放射状要素の半径方向外側の端部は、前記側壁に接続している、請求項６３に記載の中空物品。
【請求項６５】
膨張した多孔性発泡体の前記複数の第２の放射状要素の各々の前記半径方向外側の端部は、前記側壁内のそれぞれのスペーサ領域に接続している、請求項６４に記載の中空物品。
【請求項６６】
前記底壁における前記膨張していないプラスチック材料は、０．２５〜０．７５ｍｍの厚さを有し、随意により０．２５〜０．５ｍｍの厚さを有する、請求項６３乃至６５のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項６７】
前記底壁におけるプラスチック材料の前記膨張した多孔性発泡体は、０．５〜１．７５ｍｍの厚さを有し、随意により０．５〜１．２５ｍｍの厚さを有する、請求項６３乃至６６のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項６８】
前記側壁の前記下端から下方へと延び、前記底壁の底面よりも下方に位置する少なくとも１つの下面を規定する少なくとも１つの足部をさらに有する、請求項４６乃至６７のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項６９】
前記少なくとも１つの足部は、単一の環状の下面を有する単一の環状の足部を有する、請求項６８に記載の中空物品。
【請求項７０】
前記少なくとも１つの足部は、膨張していないプラスチック材料を含む、請求項６８または６９に記載の中空物品。
【請求項７１】
前記少なくとも１つの足部は、前記側壁および前記底壁と一体に成形されている、請求項６８乃至７０のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項７２】
前記少なくとも１つの足部は、１．５〜４ｍｍの高さを有し、随意により１．７５〜３ｍｍの高さを有する、請求項６８乃至７１のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項７３】
前記中空物品は、単一のリサイクル可能な熱可塑性材料で構成された飲料カップまたは食品容器であり、
随意により、前記熱可塑性材料は、ポリオレフィンまたは複数のポリオレフィンの混合物、ポリエステル、あるいはポリ乳酸を含むポリマーであり、
前記ポリオレフィンは、さらに随意によりポリエチレンまたはポリプロピレンであり、
前記ポリエステルは、さらに随意によりポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートである、請求項４６乃至７２のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項７４】
少なくとも７５℃の温度まで熱的に安定なコーヒーカップである、請求項４６乃至７３のいずれか一項に記載の中空物品。
【請求項７５】
前記中央中空空洞の容積（単位は、ｃｍ３）と当該中空物品の質量（単位は、ｇ）との間の比が、２〜３である、請求項４６乃至７４のいずれか一項に記載の中空物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば食品用のカップまたは容器など、発泡プラスチック物品の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
包装産業において、一般的に使用されている種類の使い捨てカップ（例えば、テイクアウトのコーヒーカップ）は、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などのプラスチック材料の内側ライニングを有する紙コップである。これらのカップは、分離が困難かつ／または分離にコストがかかる可能性がある２つの異なる材料で作られているため、リサイクルが困難になり得る。さらに、カップの片側に紙材料をつなぎ合わせる合わせ目が存在するため、カップが内部の飲料を消費すべく傾けられる場合（とくには、カップが、飲料が消費のために通過するマウスピースを有する蓋と組み合わせて使用される場合）、カップの縁の接合のエリアから液体が漏れる可能性がある。
【０００３】
使い捨て可能なポリプロピレンカップを提供するための努力が、産業界においてなされている。例えば、米国特許出願公開第２０１４／０１６６７３８号明細書が、ポリプロピレンなどの多孔性のポリマー材料で作られたブランクを開示しており、このブランクを後にカップへと形成することができる。しかしながら、米国特許出願公開第２０１４／０１６６７３８号明細書のカップには合わせ目が依然として存在し、最終的なカップを、ブランクを折り曲げ、ブランクの種々の縁を互いにシールすることによって作製しなければならない。さらに、従来からの射出成形においては、カップに或る程度の断熱を生じさせるために、厚い壁が必要とされる。典型的には、多孔性の構造が断熱を提供し、発泡剤が、断熱をさらに向上させるべく発泡構造を生成し、発泡壁の密度を下げるために、熱可塑性ポリマーに添加される。しかしながら、所与の壁の厚さにおいて、発泡によって達成可能な最大の密度低減は、壁内の熱可塑性ポリマーの重量に基づいて３０重量％である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１６６７３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、少なくとも部分的に、既存の使い捨て容器における問題を克服することを目的とする。とくには、容易にリサイクル可能な容器が、当技術分野で必要とされている。また、良好な断熱性および必要とされる水準の剛性を有する容器を依然として提供しつつ、各々の容器を作製するために使用される材料の量を減らすことが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様において、本発明は、物品を形成する方法を提供し、この方法は、
（ａ）外側部分および内側部分を有しており、前記外側部分は第１の空洞形成面を有し、前記内側部分は第２の空洞形成面を有している鋳型を、用意するステップと、
（ｂ）前記鋳型を閉じることによって前記第１および第２の空洞形成面の間に空洞を定めるステップであって、前記空洞の少なくとも１つの領域が、該空洞の外周縁と内周縁との間の該空洞の環状の断面を定め、前記第１の空洞形成面は、前記第１の空洞形成面と前記第２の空洞形成面との間の距離が前記領域の周の少なくとも一部分を巡って交互に第１の距離および第２の距離になるような面であり、前記第１の距離は前記第２の距離よりも大きいステップと、
（ｃ）ポリマーと発泡剤とを含む溶融したプラスチック組成物を前記空洞へと注入するステップと、
（ｄ）前記少なくとも１つの領域において、前記第１の空洞形成面に隣接かつ接触し、第１の周方向長さを有する第１の固体スキンと、前記第２の空洞形成面に隣接かつ接触し、第２の周方向長さを有する第２の固体スキンとを、前記プラスチック組成物にて形成することを可能にするステップであって、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物は、溶融したままであり、前記第１の空洞形成面と前記第２の空洞形成面との間の距離が交互に前記第１および第２の距離になる場所において、前記プラスチック組成物の交互の第１および第２の厚さが形成され、第１および第２の厚さの各々は、溶融したプラスチック組成物を間に有する前記第１および第２のスキンを含むステップと、
（ｅ）前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物が凝固する前に前記鋳型を開放することで、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物ならびに前記プラスチック組成物の前記交互の第１および第２の厚さに位置する前記溶融したプラスチック組成物が、発泡によって膨張することを可能にするステップであって、前記開放は、前記第１の固体スキンがもはや前記第１の空洞形成面に接触しない一方で、前記第２の固体スキンは前記第２の空洞形成面に接触したままであるように、前記鋳型の前記外側部分を取り除くことを含むステップと
を含む。
【０００７】
前記第２の固体スキンを、前記第１および第２の固体スキンの間の前記プラスチック組成物の膨張が完了するまで、前記第２の空洞形成面に接触した状態に保つことができる。
【０００８】
前記第１および第２の距離、したがって前記第１および第２の厚さは、前記射出成形された組成物の前記周を巡って交互の一連のピークおよびトラフあるいはリブおよび谷部をもたらすように構成される。これらの値は、一定の値であってよく、あるいは前記第１および第２の両方の距離および厚さが、前記周を巡って独立して変化してもよい。本発明のいくつかの実施形態において、前記第１および第２の距離および厚さは、前記周を巡って一定の値である。本発明の他の実施形態においては、前記第２の距離／厚さが、前記周を巡って一定の値であり、前記第１の距離／厚さが、周を巡って変化する。本発明の他の実施形態においては、前記第１の距離／厚さが、前記周を巡って一定の値であり、前記第２の距離／厚さが、前記周を巡って変化する。本発明の他の実施形態においては、前記第２の距離／厚さが、前記周を巡って一定の値であり、前記第１の距離／厚さが、前記周を巡って２つの異なる第１の値の間を交互に変化する。本発明の他の実施形態においては、前記第１および第２の両方の距離／厚さが、前記周を巡って独立して変化する。
【０００９】
第２の態様において、本発明は、飲料カップまたは容器として使用される中空物品を提供し、この中空物品は、中央中空空洞を定めている環状の側壁および底壁と、前記側壁の上縁と、前記側壁の下端とを有しており、
前記環状の側壁は、内側および外側スキンと、該内側および外側スキンの間の膨張した多孔性発泡体層とからなるサンドイッチ構造で構成されたプラスチック材料を含み、
前記膨張した多孔性発泡体層は、前記上縁と前記下端との間の方向に前記側壁に沿って長手方向に延びた補強エリアの環状の配列を有し、前記補強エリアは、前記上縁と前記下端との間の方向に前記側壁に沿って長手方向に延びたスペーサ領域の環状の配列によって互いに隔てられ、前記環状の側壁を巡る交互の補強エリアおよびスペーサ領域をもたらしており、
前記補強エリアは、第１の密度の膨張した多孔性発泡体を有し、前記スペーサ領域は、第２の密度の膨張した多孔性発泡体を有し、前記第１の密度は前記第２の密度よりも高い。
【００１０】
各々の態様の好ましい特徴が、それぞれの従属請求項に定義される。
【００１１】
本発明の利点は、本発明の方法によって形成された容器が、容易にリサイクル可能かつ再使用可能であり、容器に含まれる液体の漏れを生じさせかねない材料の接合部を有さず、必要とされる水準の剛性を有し、良好な断熱性も有する点にある。さらに、本発明は、各々の容器の製造に使用される材料を少なくする（したがって、製造コストを低減する）ことができる。
【００１２】
本発明を用いると、発泡していない状態の熱可塑性樹脂の密度と、膨張した多孔性発泡体の領域および発泡していない領域を含むカップにおける熱可塑性材料の密度との間で、２００％の密度低減を達成することができる。
【００１３】
本発明は、第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離が第１の距離と第２の距離との間で交互する（第１の距離は第２の距離よりも大きい）ような第１の空洞形成面を設けることで、物品の形成に使用される材料の量を減少させ、ひいては物品の重量を減らすことができるという本発明の発明者による発見に、少なくとも部分的に基づく。とくには、第１の態様において、本発明の発明者は、鋳型の開放時に、（鋳型の開放前に形成された）第１の固体スキンを、溶融したプラスチック組成物の発泡（鋳型は第１および第２のスキンの間の溶融したプラスチック組成物が凝固する前に開放される）によって「ブロー成形」できることを発見した。完成した物品の第１および第２の固体スキンの間の距離は、完成した物品の周を巡って実質的に一定であってよい。このように、本発明の方法は、より少ない材料しか使用せずに、鋳型における第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離が、第１および第２の距離の間で交互するのではなく、むしろ一定のままである場合に得られる製品に類似した外観の最終的な製品をもたらす。
【００１４】
第２の態様において、本発明の発明者は、一部のエリアが膨張したプラスチック組成物を含み、一部のエリアが膨張していないプラスチック組成物を含む完成容器を形成する場合に、第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離が領域の周の少なくとも１つの第１の部分（第１の部分は鋳型の開放時に膨張するエリアである）を巡って第１の距離と第２の距離との間を交互するような第１の空洞形成面を設けることで、物品の形成に使用される材料の量を減らすことができ、したがって物品の重量を減らすことができることを発見した。とくには、（鋳型の開放前に形成された）第１の部分の第１の固体スキンを、第１のスキンが完成した物品の第１の部分において凸状となるように、第１の部分の第１および第２のスキンの間の溶融したプラスチック組成物の発泡によって「ブロー成形」することができる。このように、本発明の方法は、より少ない材料しか使用せずに、鋳型における第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離が、第１および第２の距離の間で交互するのではなく、むしろ一定のままである場合に得られる製品に類似した外観の最終的な製品をもたらす。
【００１５】
さらに、本発明の発明者は、本発明の方法によって製造された物品が、材料使用量の削減にもかかわらず、そのような物品について必要とされる水準の剛性も有することを発見した。典型的にはポリオレフィン（典型的には、ポリプロピレン）などの熱可塑性樹脂である多孔性の発泡したプラスチック組成物がゆっくりと冷却するとき、その断熱性ゆえに、プラスチック組成物の結晶化度を高めることができ、結果として多孔性の発泡したプラスチック組成物の剛性を高めることができることが、明らかになっている。発泡による第１および第２のスキンの間の溶融したプラスチック組成物の膨張も、良好な断熱性を有する物品を提供する。
【００１６】
また、容器全体をリサイクル可能な材料の単一の層で作製できる（すなわち、分離を必要とする異なる材料の層が存在しない）ため、容器のリサイクルが、一般的に使用されているプラスチック製のライニングを有する紙コップよりも容易である。製造方法の最中にラベルまたは外側コーティング（フィルムシートまたはフィルムスリーブ）が容器に加えられる場合、これも容器自体を形成する材料と同じ材料であってよい。例えば、ポリマーおよびフィルムシートの両方を、ポリプロピレンで形成することができる。
【００１７】
さらに、本発明の方法において物品は射出成形されるため、内部に含まれる液体の漏れを生じさせかねない接合部が、物品に存在しない。
【００１８】
次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、あくまでも例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】物品の断面であり、本発明の第１の態様の方法の種々の段階における物品の外観を示している。
【図２Ａ】物品が依然として鋳型内に位置しているときに本発明の第１の態様の方法の一実施形態のステップ（ｄ）の終了時の物品の一部分の断面を示している。
【図２Ｂ】物品が依然として鋳型内に位置しているときに図２Ａに示したとおりの断面を示しており、膨張していない物品内の種々のエリアにおける溶融したプラスチック組成物の密度を説明している。
【図３】ステップ（ｅ）における鋳型の開放後の完全に膨張した物品の断面を示している。
【図４Ａ】図３に示した物品を製造するための膨張プロセス中の種々の地点における発泡体の密度を示している。
【図４Ｂ】図３に示した物品を製造するための膨張プロセス中の種々の地点における発泡体の密度を示している。
【図５】図３に示した物品における溶融したプラスチック組成物の膨張を示している。
【図６】本発明の第２の態様の方法の一実施形態のステップ（ｄ）の終わりにおける物品の一部分の断面を示しており、図の左側は、依然として鋳型内にある物品を示し、図の右側は、膨張して鋳型から取り外されたときの物品を示している。
【図７】物品が依然として鋳型内にあるときに本発明の第２の態様のステップ（ｄ）の終わりにおける物品の２つの第１の部分１１６および３つの第２の部分１１８を示している。
【図８】物品が依然として鋳型内にあるときに本発明の第２の態様の方法の一実施形態のステップ（ｄ）の終了時の物品の一部分の断面を示している。
【図９】本発明のさらなる実施形態の方法に従って形成されたカップのための射出成形されたプレフォームの側面図である。
【図１０】図９の射出成形されたプレフォームの側壁の断面である。
【図１１】図９の射出成形されたプレフォームのベースの底面図である。
【図１２】図９の射出成形されたプレフォームの膨張によって形成されたカップの側面図である。
【図１３】図１２のカップの側壁の断面である。
【図１４】図１２のカップの横断面の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照すると、物品２（例えば、コーヒーカップ）の断面が示されており、本発明の第１の態様の方法の種々の段階における物品の外観が示されている。とくには、図１の左側が、物品が依然として鋳型内にあるときに本発明の第１の態様の方法のステップ（ｄ）の終了時の第１の固体スキン４、第２の固体スキン６、ならびに第１および第２の固体スキン４，６の間の溶融したプラスチック組成物８を示している。図１は、鋳型の外側部分１２の第１の空洞形成面が波形を有している実施形態を示しており、第１の空洞形成面の波形は、正弦波の形態のピークおよびトラフを有している（第１の空洞形成面のトラフが、そこで成形される物品に対応するピークの形成をもたらし、逆もまた同様であることに注意すべきである）。正弦波は、ピークおよびトラフの形状および形態に関して、種々のさまざまな構成を有することができる。
【００２１】
波形は、例えばＵ字形またはＶ字形であってよく、さらには／あるいはピークおよびトラフの任意の形状に関して、波形は、反復性または規則性の一連のピークおよびトラフを有することができ、あるいは非反復性または無作為の一連のピークおよびトラフを有することができる。
【００２２】
典型的には、ピークおよびトラフは、大きな曲率半径を有する或る程度の湾曲を有する。鋳型の中子である鋳型の内側部分１４も、図示されている。この実施形態において、第１の距離Ｄ１および第２の距離Ｄ２（どちらも、第２の空洞形成面への接平面に対して垂直に測定される）の各々は、空洞の外周縁と内周縁との間の空洞の環状の断面を定めている鋳型空洞の領域の周（円周、周囲）を巡って一定のままである。第１の距離Ｄ１は、第２の空洞形成面と第１の空洞形成面におけるトラフの最下点との間の距離であり、第２の距離Ｄ２は、第２の空洞形成面と第１の空洞形成面におけるピークの最高点との間の距離である。
【００２３】
上述したように、第１および第２の距離Ｄ１、Ｄ２は、射出成形された組成物の周を巡って交互の一連のピークおよびトラフあるいはリブおよび谷部をもたらすように構成される。これらの値は、一定の値であってもよいし、あるいは第１および第２の距離Ｄ１、Ｄ２の両方が、周を巡って独立して変化してもよい。本発明のいくつかの実施形態において、第１および第２の距離Ｄ１、Ｄ２は、周を巡って一定の値である。本発明の別の実施形態においては、第２の距離Ｄ２が、周を巡って一定の値であり、第１の距離が、周を巡って変化する。本発明の別の実施形態においては、第１の距離Ｄ１が、周を巡って一定の値であり、第２の距離Ｄ２が、周を巡って変化する。本発明の他の実施形態においては、第２の距離Ｄ２が、周を巡って一定の値であり、第１の距離が、周を巡って２つの異なる第１の値の間で交互に変化する。本発明の他の実施形態においては、第１および第２の距離Ｄ１、Ｄ２の両方が、周を巡って独立して変化する。
【００２４】
図１の右側が、第１の固体スキン４、第２の固体スキン６、ならびに第１および第２の固体スキン４，６の間のプラスチック組成物を示しており、プラスチック組成物１０は、発泡により膨張し、凝固している。図１の右側においては、鋳型の外側部分１２が、物品から除去されており、物品は、依然として内側部分１４または中子上に位置している。見て取ることができるとおり、膨張は、第１の固体スキン４に形成されたエリアであって、距離が完成した物品の第１および第２の固体スキン４，６の間の距離が物品の周を巡って実質的に一定（例えば、第１および第２のスキンの間の平均距離と比較して変動が±２％まで）であるように「ブロー成形され」た第２の距離Ｄ２であるエリアをもたらしている。
【００２５】
本発明の第１および第２の両方の態様の方法のステップ（ｄ）の終わりにおいて、第１および第２の空洞形成面の間の距離が第１の距離Ｄ１であるエリア（以下では、「リブ」と称する）は、潜熱を蓄え、第１および第２の空洞形成面の間の距離が第２の距離Ｄ２であるエリア（以下では、「谷部」と称する）よりも高温になる。リブは、射出成形プロセスの充てん段階、すなわち本発明の第１および第２の態様の方法のステップ（ｂ）において、フロー促進部として働く。注入された材料が、抵抗が最も小さい経路をとるため、リブは、物品の最も高温の部分になる。この潜熱の貯蔵は、発泡剤から放出されるガスの圧力による鋳型の開放時の第１の固体スキン４の変形を可能にする。この圧力は、第１の固体スキン４を第２の固体スキン６から引き離すように作用する。これは、最初にリブ（すなわち、物品の最も高温の部分）において生じ、次いでこれらのリブの斜めの部分（リブの最高点Ｄ１の両側）のエリアにおいて引き離される第１のスキン４の圧力が、隣接する谷部のエリアにおいて第１のスキン４を第２のスキン６から引き離すように作用する。この効果（「くさび効果」と呼ばれる）は、以下でさらに詳しく説明される。
【００２６】
図２Ａが、物品が依然として鋳型内に位置している本発明の第１の態様の方法の一実施形態のステップ（ｄ）の終了時の物品の一部分の断面を示している。図１と同様に、第１の固体スキン４、第２の固体スキン６、ならびに第１および第２の固体スキン４，６の間の溶融プラスチック組成物８が示されている。この実施形態において、鋳型の外側部分１２の第１の空洞形成面は、やはり波形を有しており、波形は、ピークおよびトラフを有している。しかしながら、図１に示した実施形態とは対照的に、第１の距離Ｄ１が、空洞の外周縁と内周縁との間の空洞の環状の断面を定めている鋳型空洞の領域の周を巡って変化している。とくには、第１の距離Ｄ１が、鋳型空洞の３つおきのトラフにおいて最大値Ｄ１（ｍａｘ）であり、第１の距離が、第１の距離が最大値となる２つのトラフの間の中間の各トラフにおいて最小値Ｄ１（ｍｉｎ）に達する。ここでもやはり、鋳型の第１の空洞形成面のトラフが、そこで成形される物品に対応するピークの形成をもたらし、逆もまた同様であることに、注意すべきである。図２Ａに示した実施形態において、第２の距離Ｄ２は、鋳型空洞の領域の周を巡って一定のままである。
【００２７】
図２Ｂが、膨張していない物品内の種々のエリアにおける溶融プラスチック組成物８の密度を説明する図２Ａに示したとおりの断面を示している。この図から分かるように、溶融プラスチック組成物８の密度（第１および第２の固体スキンの間の発泡による膨張の前）は、鋳型の第１および第２の空洞形成面の間の距離が第２の距離Ｄ２であるエリアにおけるより高い密度から、第１および第２の空洞形成面の間の距離が第１の距離Ｄ１であるエリアにおけるより低い密度へと変化し、より低い密度のエリア２０は、リブ３０の外側部分２８における膨張した多孔性の発泡体２４の存在を示すオープンセル２２によって表されている。第１および第２の固体スキン４，６そのもの、ならびに例えば谷部３４など、リブ３０の外側部分２８以外の小さい厚さの領域３２において、溶融プラスチック組成物８の密度は、発泡が最小限または皆無であり、きわめて高い。
【００２８】
図２Ｂに示した断面においては、物品が鋳型内にあるが、第１の距離がＤ１（ｍｉｎ）であるリブは、鋳型の開放の時点において冷却および凝固を開始する。第１の距離が「Ｄ１（ｉｎｔ）」（Ｄ１（ｉｎｔ）は、Ｄ１（ｍｉｎ）とＤ１（ｍａｘ）の間の値である）とされるリブは、第１の距離がＤ１（ｍａｘ）であるリブよりも速く冷却する。したがって、第１の距離がＤ１（ｍａｘ）であるリブは、最も多くの熱を保持し、鋳型の開放時に物品の最も高温のエリアとなる。上述の説明と同様に、これは、発泡剤から放出されるガスの圧力によって鋳型の解放時に第１の距離Ｄ１（ｍａｘ）を有するリブにおいて第１の固体スキン４を変形させることを可能にする。この圧力は、外側の固体スキン４の全体に作用し、内側の固体スキン６は、鋳型の中子１４によって支持される。
【００２９】
圧力は、第１の外側の固体スキン４を第２の内側の固体スキン６から押し離すように作用する。第１および第２のスキン４，６は、発泡剤を高い濃度で保持している谷部のエリアにおいて押し離される。第１の外側の固体スキン４は、射出成形用の鋳型において膨張していない残りの発泡剤からの充分な圧力が存在するリブの近傍において、第２の内側の固体スキン６からさらに押し離され得る。
【００３０】
図３が、完全に膨張した物品を示しており、第１の外側の固体スキン４’’が、第１の距離Ｄ１（ｍａｘ）、Ｄ１（ｍｉｎ）、およびＤ１（ｉｎｔ）を有することができるリブ、ならびに第２の距離Ｄ２を有しているこれらのリブの間の谷部（第２の距離Ｄ２は、谷部ごとに違っても、同じでもよい）の両方のエリアにおいて、第２の内側の固体スキン６から完全に押し離されている。
【００３１】
膨張した多孔性の発泡体の密度は、溶融した未膨張のプラスチック組成物の密度よりも低い。図４Ａに示されるように、射出成形による物品のリブ３０において、いくつかの多孔性の空隙２２が、厚さの大きい領域における発泡剤の膨張によって形成される一方で、射出成形による物品の谷部３４においては、厚さの小さい領域における発泡剤の膨張が実質的に存在しない。図４Ｂに示されるように、鋳型の開放後に、ガスの圧力は数秒間にわたって均一に分布したままであり、外側のスキン４’’に対する力を維持し、したがって射出成形による物品のリブ３０において、多孔性の空隙２２が、厚さの大きい領域における残余の発泡剤のさらなる膨張によって成長および／または融合しようとする一方で、射出成形による物品の谷部３４においては、発泡剤の膨張が厚さの小さい領域３２において始まる。
【００３２】
結果として、図４Ｂに示されるように、最終的な膨張後の物品４０においては、周方向において交互に位置する低密度領域４２および高密度領域４４が存在する。低密度領域４２が、リブ３０の位置に対応し、比較的大きな寸法の多孔性の空隙４６に関連している一方で、高密度領域４４は、谷部３４の位置に対応し、比較的小さな寸法の多孔性の空隙４８に関連している。高密度領域４４においては、平均気泡サイズが小さく、気泡サイズが実質的に一様であり、実質的に均質な発泡体構造をもたらしている一方で、低密度領域４２においては、平均気泡サイズがより大きく、気泡サイズはあまり一様でなく、あまり均質でない発泡体構造をもたらしている。図４Ｂにおいて、発泡体の密度がスキンにおいてより高く、環状の断面の中央においてより低いことを、見て取ることができる。さらに、図４Ｂは、リブにおける低い密度および谷部エリアにおける高い密度に関連する交互の高密度および低密度の発泡体を示している。
【００３３】
図５は、リブが異なる高さを有する場合、射出成形後に、より厚いリブ５０が、より薄いリブ５４内の多孔性の空隙５６と比べて、より多数の多孔性の空隙５２および／またはより大きい多孔性の空隙５２を有し得ることを示している。谷部５８の近傍には、例えば溶液中のＣＯ２などの発泡剤が高い濃度で存在している。鋳型を開くことで、射出成形された物品を中子上に残すと、谷部５８の上方の外側のスキン４が、高い発泡剤の濃度の結果として急速に膨張し、例えばＣＯ２が溶液から抜け出し、ガスを形成する。これにより、第１および第２のスキン４，６を互いに保持している張力が、多孔性の空隙の形成の結果として発泡体の密度が減少すること、および溶融したプラスチック組成物中の発泡剤から放出されるガスからの圧力がスキンに加わることで、減少する。したがって、２つのスキンは、ガスが作用させる圧力によって押し離され、この圧力は、エリアＤにおけるプラスチック組成物のより低い密度がこの地点における第１および第２のスキンを抑止するプラスチック組成物の能力を低下させることと相俟って、第１および第２のスキンが谷部（エリアＤ）においても押し離され、完全に膨張した物品を形成することを可能にする。
【００３４】
本発明の第２の態様においては、第１の空洞形成面が、第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離が、領域の周の少なくとも１つの第１の部分を巡って第１の距離と第２の距離との間を交互するような面であり、第１の距離は第２の距離よりも大きく、第１の部分の各々は、領域の周の１対の第２の部分の間に配置され、第２の部分において、第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離は、第２の距離よりも小さい第３の距離である。ステップ（ｄ）において、第１および第２の固体スキンの間のプラスチック組成物は、前記第２の部分において凝固できる一方で、第１および第２の固体スキンの間のプラスチック組成物は、前記少なくとも１つの第１の部分において溶融状態のままである。次いで、ステップ（ｅ）において、鋳型が開かれ、前記少なくとも１つの第１の部分の第１および第２の固体スキンの間のプラスチック組成物が、発泡によって膨張することができる。発泡は、鋳型を開いたときの圧力低下の結果であり、例えばＣＯ２である発泡剤を溶液から抜け出させ、発泡剤によってもたらされるガスの膨張を生じさせる。上述したように、鋳型の開放は、第１の固体スキンがもはや第１の空洞形成面に接触しない一方で、第２の固体スキンは第２の空洞形成面に接触したままであるように、鋳型の外側部分を取り除くことを含む。
【００３５】
図６が、物品１０２（例えば、コーヒーカップ）の一部分の断面を示しており、本発明の第２の態様の方法の種々の段階における物品の外観を示している。図６の左側が、物品が依然として鋳型内にあるときに本発明の第１の態様の方法のステップ（ｄ）の終わりにおける第１の固体スキン１０４、第２の固体スキン１０６、領域の周の第１の部分１１６の第１および第２の固体スキン１０４，１０６の間の溶融したプラスチック組成物１０８、および領域の周の第２の部分１１８の第１および第２の固体スキン１０４，１０６の間の凝固したプラスチック組成物１２０を示している。図６は、鋳型の外側部分１１２の第１の空洞形成面が波形を有しており、波形が正弦波の形態のピークおよびトラフを有している実施形態を示している。鋳型の内側部分１１４も示されている。この実施形態において、第１の距離Ｄ１０１および第２の距離Ｄ１０２は、空洞の外周縁と内周縁との間の空洞の環状の断面を定めている鋳型空洞の領域の周を巡って一定のままである。第２の部分１１８において、第３の距離がＤ１０３として示されている。第１の空洞形成面と第２の空洞形成面との間の距離は、第２の空洞形成面の接平面に対して垂直に測定される。
【００３６】
図６の右側は、第１の固体スキン１０４、第２の固体スキン１０６、ならびに第１の部分の第１および第２の固体スキン１０４，１０６の間のプラスチック組成物を示しており、プラスチック組成物１１０は、発泡によって膨張し、凝固している。図６の右側において、物品は、鋳型から取り外されている。見て取ることができるとおり、膨張は、第１の固体スキン１０４が完成した物品の第１の部分１１６において凸状であるように、「ブロー成形され」た第１の固体スキン１０４に形成された谷部をもたらしている。
【００３７】
本発明の第１の態様に関して上述したように、本発明の第２の態様の方法のステップ（ｄ）の終わりにおいて、第１および第２の空洞形成面の間の距離が第１の距離Ｄ１であるエリア（以下では、「リブ」と称する）は、潜熱を蓄え、第１および第２の空洞形成面の間の距離が第２の距離Ｄ２であるエリア（以下では、「谷部」と称する）よりも高温になる。
【００３８】
図７が、物品が依然として鋳型内にあるときに本発明の第２の態様のステップ（ｄ）の終わりにおける物品の２つの第１の部分１１６および３つの第２の部分１１８を示している。距離Ｄ１０１、Ｄ１０２、およびＤ１０３を、この図でより明確に見て取ることができる。この実施形態において、第１の距離Ｄ１０１は、領域の周の第１の部分１１６を巡って変化する。
【００３９】
図８が、物品が依然として鋳型内にあるときに本発明の第２の態様の方法の一実施形態のステップ（ｄ）の終了時の物品の一部分の断面を示している。図６と同様に、第１の固体スキン１０４、第２の固体スキン１０６、ならびに第１の部分の第１および第２の固体スキン１０４，１０６の間の溶融したプラスチック組成物１０８が、第２の部分１１８の第１および第２の固体スキン１０４，１０６の間の凝固したプラスチック組成物１２０と共に示されている。この実施形態において、鋳型の外側部分１１２の第１の空洞形成面は、やはり第１の部分に波形を有しており、波形は、ピークおよびトラフを有している。しかしながら、図６に示した実施形態とは対照的に、第１の距離Ｄ１０１が、空洞の外周縁と内周縁との間の空洞の環状の断面を定めている鋳型空洞の領域の周の第１の部分を巡って変化している。とくには、第１の距離Ｄ１０１は、第２の部分１１８に隣接する第１の空洞形成面のトラフにおいて最大値Ｄ１０１（ｍａｘ）にあり、第１の距離は、第１の距離が最大値Ｄ１０１（ｍａｘ）にある第１の空洞形成面のトラフの間の中間の１対のトラフにおいて最小値Ｄ１０１（ｍｉｎ）に達する。ここでもやはり、鋳型の第１の空洞形成面のトラフが、そこで成形される物品に対応するピークの形成をもたらし、逆もまた同様であることに、注意すべきである。図８に示した実施形態において、第２の距離Ｄ１０２は、鋳型空洞の領域の周を巡って一定のままである。
【００４０】
図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４Ａ、図４Ｂ、および図５に関して上述した本発明の第１の態様のステップ（ｅ）における膨張機構は、本発明の第２の態様のステップ（ｅ）における膨張機構にも適用可能である。
【００４１】
本発明の第１および第２の態様の両方において、谷部の最小厚さの限界（すなわち、鋳型の開放後に谷部において第１および第２のスキンが依然として分離可能であるＤ２の最小値）は、第１および第２の固体スキン４，６の間の張力、ならびに凝固した表面スキンを分離させる膨張する発泡体構造におけるガスの圧力によって決定される。張力に影響するパラメータは、以下のとおりである。
【００４２】
１．溶融したプラスチック組成物の温度。
２．発泡剤（典型的には吸熱性の発泡剤であるが、発熱性であってもよい）のパーセンテージ、ならびに／あるいは物理的ガスのパーセンテージおよび種類。
３．ステップ（ｂ）における鋳型への注入の速度。
４．注入圧力（より高い圧力は、溶液中により多くのガスを保ち、注入時の早すぎる発泡を低減する）。
５．冷却時間。
６．鋳型温度。
７．発泡体におけるセルサイズ。
８．溶融したプラスチック組成物中に存在する添加剤。
【００４３】
上記１〜８の各点について選択可能なパラメータの非限定的な例を、以下に示す。この例は、単に特定の実施形態の例示にすぎず、全体としての本発明を限定するものではない。
【００４４】
１．ポリプロピレンの溶融温度は、１６５℃である。しかしながら、化学吸熱発泡剤は、一般に、反応を活性化するためにより高い温度を必要とする。また、溶融したプラスチック組成物の温度が高いほど、第２の距離Ｄ２を小さくすることができる。ポリマーがポリプロピレンである組成物の場合、第２の距離Ｄ２を最小にするために、２５０℃〜２８５℃の間の溶融温度を使用することができる。化学発泡剤よりもむしろ物理的ガスが使用される場合も、第２の距離Ｄ２を最小にするために、２５０℃〜２８５℃の同じ温度範囲を使用することができる。
【００４５】
２．発泡剤は、化学発泡剤または物理発泡剤、あるいは化学発泡剤および／または物理発泡剤の任意の混合物であってよい。例えば、発泡剤は、例えば吸熱性の化学発泡剤と発熱性の化学発泡剤との組み合わせなどの化学発泡剤の混合物であってよく、あるいは例えば化学発泡剤が物理発泡剤を形成するガスの核形成を助ける化学発泡剤と物理発泡剤との組み合わせであってよい。あるいは、発泡剤は、例えばＣＯ２とＮ２との混合物など、物理的ガスの混合物であってよく、随意により、さらに化学発泡剤と組み合わせられてよい。本発明での使用のための化学発泡剤は、好ましくは、溶融したプラスチック組成物の重量に基づき、２〜６重量の濃度で、５０〜６０重量％の活性レベルの薬剤であり、あるいは同等の量の例えばＣＯ２またはＮ２などの物理的ガスである（２重量％の濃度の６０重量％の活性レベルの薬剤は、溶融したプラスチック組成物において１．２重量％のガスをもたらすため、物理的ガスの量は１〜２重量％であり得る）。窒素などの物理的ガスは、例えば６重量％など、０．１〜１０重量％の範囲内の任意の重量％で容易かつ安価に添加することができ、物理的ガスの濃度が高いほど、スキンに対する外向きの発泡剤の力が次第に大きくなる傾向にある。
【００４６】
３．きわめて速い注入速度が好ましい。例えば、０．５秒未満の充てん時間を確保するために、空洞ごとに５０グラム／秒の注入速度が必要である。充てん時間がこれより長くなると、凝固したスキンの厚さが大きくなる可能性があり、したがってステップ（ｄ）の終わりにおける第１および第２の固体スキン４，６の間の溶融したプラスチック組成物の層の厚さが減少し、膨張効果が減少する。
【００４７】
４．ステップ（ｅ）における開放の前の鋳型内での冷却時間も、最小限にされる必要があるが、これは鋳型の開放前の射出成形機のロック力の減少に要する時間によって制限される。典型的には、ロック力の減少に要する時間は０．２〜０．５秒であり、他の特別な機構が使用されていない限り、このパラメータが、鋳型の半分の分離の移動を開始させ、お互いから遠ざかる第１および第２のスキンの移動を開始させることができるようになるまでの最小時間を定める。
【００４８】
５．鋳型の温度が、固体スキンの厚さに影響する。ポリプロピレンカップ型の製品においてスキンの凝固速度を遅くするために、鋳型の内側部分は、好ましくは４０℃〜７０℃にある。温度が高すぎると、第２の固体スキンの変形が生じかねず、これは望ましくないかもしれない。鋳型の外側部分は、好ましくは、第１のスキンを変形のために充分に柔らかく保つために、５０℃〜１２０℃にある。
【００４９】
６．膨張した発泡体におけるセルサイズは、好ましくは最大化される。微細なセル構造は、より大きな溶融強度を有し、スキンの分離を妨げる。溶融したプラスチック組成物の圧力が、膨張した低圧の隣接エリアへの流れにより減少すると、セルサイズが増大する。より大きいセルは、より薄いスキンを有し、したがって、より低い溶融強度を有する。第１および第２のスキンにおけるセルサイズは、０〜１００μｍ（マイクロメートル）でなければならず、スキン間の膨張した組成物におけるセルサイズは、５０〜２５０μｍまたは１００〜５００μｍまたは２５０〜１０００μｍになり、あるいは第１および第２のスキンの間に空隙が存在し得る。
【００５０】
７．第２の距離Ｄ２の最小値にさらに影響を及ぼすために、添加剤を使用することができる。例えば、チョーク（炭酸カルシウム）は、ポリプロピレンよりも長く熱を保持し、したがってチョークの含有は、スキンの凝固を遅らせる役に立つ。雲母は、その鋭い縁のある小さな板状体ゆえに、気泡の形成を防止し、したがって空隙の生成によってスキン間の接着を破壊する。
【００５１】
上述のように、典型的には、射出成形された中間物品のピークおよびトラフの正弦曲線の構成は、滑らかな曲率を有する。別の構成においては、ピークおよび／またはトラフが、例えば「Ｖ」字形を形成する浅い角度および小さな曲率半径を有することができるが、そのような小さな半径は、「引き出し」に抵抗し、カップの壁に縦方向の畝を残す傾向がある。
【００５２】
いくつかの実施形態においては、カップの壁を縦方向に延びる一連の畝を有することが望ましいかもしれず、これは外側のスキンの伸びを避けることができる。これは、発泡剤の割合の低減および／または冷却時間の延長によって達成でき、発泡剤の割合の低減および／または冷却時間の延長は、膨張の効果を減らす傾向にあり、したがって谷部が完全にはピークの高さまで膨張していない途中まで膨張したカップを実現する。
【００５３】
本発明の第１および第２の態様のいくつかの実施形態においては、ステップ（ｅ）において、第１の周方向長さが、ステップ（ｄ）の終了時の第１の周方向長さと比較して、実質的に一定のままである。いくつかの実施形態においては、第２の周方向長さが、ステップ（ｄ）の終了時の第２の周方向長さと比較して、実質的に一定のままである。いくつかの実施形態においては、第１および第２の両方の周方向長さが、ステップ（ｄ）の終了時の第１および第２の周方向長さと比較して、実質的に一定のままである。この文脈において、「実質的に一定」は、特定の周方向長さが、ステップ（ｄ）の終了時の周方向長さと比較して、最大２％しか増大していないことを意味する。
【００５４】
第１および第２の態様の他の実施形態においては、ステップ（ｅ）において、第１の周方向長さが、ステップ（ｄ）の終了時の第１の周方向長さと比較して、最大２０％、最大１０％、または最大５％だけ増大する。特定の実施形態においては、第１の周方向長さが、ステップ（ｄ）の終了時の第１の周方向長さと比較して、１２〜２０％だけ増大し、随意により８〜１５％だけ増大し、あるいはステップ（ｄ）の終了時の第１の周方向長さと比較して、３〜１０％または１〜５％だけ増大する。
【００５５】
本発明の第１または第２のいずれかの態様のいくつかの実施形態においては、本方法の最中に物品の第１の固体スキンへと模様をエンボス加工することができ、さらには／あるいは本方法の最中に物品の外面、すなわち第１の固体スキンに外部スリーブ（装飾的であってよい）を形成することができる。模様および／または装飾は、例えば企業ロゴであってよい。このような実施形態において、ステップ（ｅ）は、鋳型の外側部分を除去した後に、物品を、（第２の態様においては前記少なくとも１つの第１の部分の）第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物の膨張が完了する前に、第２の鋳型へと挿入し、第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物が（第２の態様においては前記少なくとも１つの第１の部分において）凝固するまで、物品を第２の鋳型内に保持することを、さらに含む。第１の態様においては、第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物の膨張が完了すると、物品の第１の固体スキンが、第２の鋳型の表面に接触する。第２の態様においては、前記少なくとも１つの第１の部分の第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物の膨張が完了すると、物品の第１の固体スキンが、前記少なくとも１つの第１の部分において第２の鋳型の表面に接触する。
【００５６】
３次元の模様を物品の外面へとエンボス加工することが望まれる場合、第２の鋳型の表面は、３次元の模様を有することができる。次いで、この模様が、第１の固体スキンが第１および第２の固体スキンの間のプラスチック組成物の膨張時に第２の鋳型の表面に押し付けられるときに、第１の固体スキンへと付与される。プラスチック組成物がポリプロピレンを含む場合、第２の鋳型は、典型的には、エンボス加工によって外側の固体スキンを変形させるために、８０〜１５０℃の範囲内の温度へと加熱される。
【００５７】
物品の外面にラベルを有することが望まれる場合には、物品を第２の鋳型へと挿入する前に、第２の鋳型の表面の少なくとも一部分をフィルムシートで覆うことができる。物品の外面をスリーブで覆うことが望まれる場合、フィルムシートは、第２の鋳型の表面の少なくとも一部分の全周を覆うことができる。例えば、完成した物品において、スリーブは、物品の高さの一部分についてのみ物品の全周を覆うことができ（例えば、物品の高さの中間点の付近のスリーブ材料の広い帯）、あるいは（縁エリアを除く）物品の全高にわたって物品の全周を覆うことができる。本発明の第１の態様においては、物品の第１の固体スキンの少なくとも一部分が、第１および第２の固体スキンの間のプラスチック組成物の膨張時にフィルムシートに押し付けられる。本発明の第２の態様においては、物品の第１の固体スキンの少なくとも一部分が、第１および第２の固体スキンの間のプラスチック組成物の膨張時に前記少なくとも１つの第１の部分においてフィルムシートに押し付けられる。第１の固体スキンは、前記少なくとも１つの第２の部分においてもフィルムシートに接触することができる。両方の態様において、物品の外面（第１の固体スキン）は、物品の第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物の膨張によってフィルムシートに接触させられたときに、フィルムシートに接着する。やはり、第２の鋳型の表面は、上述のように３次元の模様を含むことができる。フィルムシートは、プラスチックおよび／または紙を含むことができる。しかしながら、ポリプロピレン（例えば、延伸ポリプロピレン）が、リサイクルに適合しているため好ましい。物品に追加の断熱を提供し、物品の把持のためのより触覚的な表面を提供するために、発泡プラスチック（例えば、ポリプロピレン）をフィルムシートとして使用することも可能である。ラベルを、典型的には、鋳型空洞へと配置し、注入されたプラスチックと一緒に波形にすることができ、したがってラベルは、外側のスキンの輪郭に従う。
【００５８】
物品が第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物の膨張が完了する前に第２の鋳型へと挿入される実施形態において、物品の第２のスキンは、元の鋳型の第２の空洞形成面に接触したままであり、第２の鋳型が、物品の第１のスキンを覆って位置するように移動させられる。第２の鋳型を、例えばロボットアームなどのロボット装置によって移動させることができる。第１および第２のスキンの間のプラスチック組成物の膨張が完了し、第１の固体スキンが第２の鋳型の表面（または、第２の鋳型の表面の少なくとも一部分を覆うフィルムシート）に接触すると、物品を元の鋳型の第２の空洞形成面から解放し、第２の鋳型に保持することができる。次いで、第２の鋳型を、物品を受け取って積み重ねるために、ロボット装置によって移動させることができる。
【００５９】
本発明の上記の態様のいずれかの任意の実施形態において、プラスチック組成物のポリマーは、ポリオレフィンまたは複数のポリオレフィンの混合物（さらに随意により、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（さらに随意により、ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレート）、あるいはポリ乳酸を含むポリマーである。一実施形態において、ポリマーは、ポリプロピレンを含む。１０〜１２０のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有するポリプロピレンが、とくに好ましい。ポリマーのメルトフローインデックスは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定することができる。
【００６０】
本発明の上記態様のいずれかの任意の実施形態において使用することができる発泡剤として、化学発泡剤（本方法の条件下で分解して、溶融したプラスチック組成物中にガスを遊離させ、このガスが、後に例えば鋳型の開放などのプラスチック組成物への圧力の解放時に膨張し、プラスチック組成物の発泡および膨張を生じさせることができる）が挙げられる。このような化学発泡剤の例として、ＣｌａｒｉａｎｔのＨｙｄｒｏｃｅｒｏｌ（登録商標）およびＴｒｅｘｅｌのＴｅｃｏＣｅｌｌ（登録商標）が挙げられる。発泡剤は、典型的には吸熱性であるが、発熱性の発泡剤も使用することができる。あるいは、発泡剤は、溶融したプラスチック組成物に溶解したガスの形態の物理発泡剤であってよい。そのようなガスは、例えば、二酸化炭素または窒素を含むことができる。ガスは、随意により、消費者の体験を向上させるために、膨張後もポリマー材料中に存在し続ける香料組成物（すなわち、芳香）をさらに含むことができる。発泡剤は、化学発泡剤または物理発泡剤、あるいは化学発泡剤および／または物理発泡剤の任意の混合物であってよい。例えば、発泡剤は、例えば吸熱性の化学発泡剤と発熱性の化学発泡剤との組み合わせなどの化学発泡剤の混合物であってよく、あるいは例えば化学発泡剤が物理発泡剤を形成するガスの核形成を助ける化学発泡剤と物理発泡剤との組み合わせであってよい。あるいは、発泡剤は、例えばＣＯ２とＮ２との混合物など、物理的ガスの混合物であってよく、随意により、さらに化学発泡剤と組み合わせられてよい。
【００６１】
発泡剤として二酸化炭素を使用する場合、ＣＯ２ガスは、射出成形機の押出機において発泡剤によって生成され、その後にＣＯ２ガスは、注入段階（典型的には、３００〜５００ｂａｒ）において、ポリプロピレンなどの溶融した熱可塑性樹脂へとＣＯ２を溶解させるために必要な圧力（典型的には、１００ｂａｒ未満）よりも大きい材料に加えられる比較的高い圧力ゆえに、溶解する。発泡剤として窒素を使用する場合、窒素ガスは、窒素ガスを溶融したポリプロピレンに部分的に溶解させるために３，０００ｂａｒ超が必要であるため、溶融したポリプロピレン中に溶解することがない。
【００６２】
本発明の第１および第２の態様のいくつかの実施形態において、溶融したプラスチック組成物は、充てん材を含む。充てん材は、物品に強度を加え、物品の熱伝導率を高め、あるいは物品の熱変形温度を高くするように作用することができる。特定の実施形態において、充てん材は、チョークまたは炭酸カルシウムである。
【００６３】
本発明の第１および第２の態様の両方において、物品は、カップまたは容器であってよく、例えばコーヒーカップまたは電子レンジでスープを温めるのに適した容器であってよい。物品は、使い捨てであってもよい。
【００６４】
本発明に従って製造された中空容器のさらなる実施形態を、図９〜図１４を参照して以下でさらに説明する。この実施形態において、コーヒーカップ、すなわちコーヒーなどの温かい飲料の保持に適したカップが、本発明に従って製造された。この実施形態において、コーヒーカップは、１６液量オンスの容量を有する。しかしながら、中空容器は、食品用の容器として使用されてもよく、あるいは食品用の容器としての使用に合わせた形状および寸法とされてよい。
【００６５】
最初に、本発明によれば、図９〜図１１に示されるとおりのカップ状プレフォーム２００が、発泡剤を含む熱可塑性樹脂から射出成形される。発泡剤は、この例においてはポリプロピレンおよび二酸化炭素（ＣＯ２）発泡剤である。プレフォーム２００において、ポリプロピレンは、射出成形プロセスの後に二酸化炭素（ＣＯ２）ガスがポリプロピレンに溶解している非発泡領域と、射出成形プロセスの最中に二酸化炭素（ＣＯ２）ガスがポリプロピレン溶液から抜け出し、セル状の発泡領域を形成している膨張したセル状発泡領域とを含む。しかしながら、任意の他の適切な発泡剤および熱可塑性樹脂の組み合わせを、使用することができる。発泡剤は、射出成形用の鋳型の低圧領域における熱可塑性樹脂の局所的な膨張の結果として、プレフォーム内に発泡エリアを形成する。
【００６６】
カップ状のプレフォーム２００は、未発泡の熱可塑性樹脂を含む環状の足部２０２を有するように射出成形される。環状の足部２０２の上方に、図１１に詳細に示される円形の底壁２０４が存在する。
【００６７】
環状の側壁２０６が、環状の足部２０２および円形の底壁２０４から上方へと延び、環状の上縁部２０８で終わっている。
【００６８】
カップ状のプレフォーム２００は、高さが１３５ｍｍであり、上縁の直径が９０ｍｍであり、底の直径が５５ｍｍであった。環状の足部２０２の高さは、約２ｍｍであった。カップ状のプレフォーム２００の熱可塑性材料の未膨張体積（すなわち、最終的なカップを形成するためのさらなる膨張の前の射出成形されたプレフォームの材料の体積）は、２６ｃｍ３であった。カップ状のプレフォーム２００の熱可塑性材料の平均成形密度は０．９ｇ／ｃｍ３であり、重量は２４グラムであった。環状の側壁２０６の平均の長さＬ／厚さＴの比は１８０：１であったが、ここでＬは、側壁２０６の高さに沿った側壁２０６の長さであり、Ｔは、側壁の厚さである。１８０：１未満のより小さいＬ／Ｔ比を、使用することができる。しかしながら、より小さいＬ／Ｔ比は、所与のカップ高さに対して壁の厚さがより大きいことを意味し、カップの重量を増大させ、充てん圧力を低下させ、注入時に発泡剤が溶液から抜け出すことを許す傾向にある。
【００６９】
図９に示されるとおり、環状の側壁２０６は、環状の側壁２０６の外面２１１から半径方向外側へと延びる複数の長手方向リブ２１０を有する。長手方向リブ２１０は、厚いリブまたは主リブ２１２と薄いリブまたは小リブ２１４とを交互に有する。図１０が、環状の側壁２０６の拡大断面である。厚いリブ２１２および薄いリブ２１４は、多孔性の発泡した熱可塑性材料を含み、長手方向リブ２１０の間に、非発泡の熱可塑性材料を含む谷部２１６が位置している。谷部２１６は、膨張した領域、すなわちリブ２１０の間に、未膨張の領域、すなわち谷部２１６をもたらすために、環状の側壁２０６を巡る周方向の幅が０．３〜１．０ｍｍである。未発泡の熱可塑性材料の谷部２１６は、典型的には、環状の側壁２０６を巡る周方向の幅が約１ｍｍである。
【００７０】
射出成形プロセスの際に、長手方向リブ２１０の位置において、熱可塑性材料が被る圧力は、射出成形用の鋳型内に膨張した多孔性の発泡体を形成するように発泡剤が溶液から抜け出してガスを形成することを可能にしている鋳型空洞の対応する厚い領域の結果として、小さくなっている。対照的に、射出成形プロセスの際に、長手方向リブ２１０の間の谷部２１６の位置において、熱可塑性材料が被る圧力は、溶液からの発泡剤の抜け出しを防止することによって射出成形用の鋳型内の熱可塑性材料の膨張を防止している鋳型空洞の対応する薄い領域の結果として、高くなっている。
【００７１】
同様に、環状の上縁２０８は、射出成形用の鋳型内の膨張した多孔性の発泡体から形成され、環状の上縁２０８と長手方向のリブ２１０および谷部２１６の上端との間の環状の遷移ゾーン２１８は、環状の上縁２０８が比較的厚い一方で、環状の遷移ゾーン２１８は比較的薄いため、未膨張熱可塑性材料で形成される。さらに、比較的薄い環状の足部２０２は、未膨張の熱可塑性材料で形成される。
【００７２】
図１１が、円形の底壁２０４を示している。底壁２０４は、射出成形のための注入点を含む中央ゲート２２０を有する。中央ゲート２２０は、第１の環状の厚い部分２２２によって取り囲まれている。複数の一次フローリーダ２２４が、第１の環状の厚い部分２２２から半径方向外向きに延びており、図示の実施形態においては５つの一次フローリーダ２２４が存在するが、任意の適切な数が設けられてよい。一次フローリーダ２２４は、第２の環状の厚い部分２２６において終わっている。複数の二次フローリーダ２２８が、第２の環状の厚い部分２２６から半径方向外向きに延びており、図示の実施形態においては４０個の二次フローリーダ２２８が存在するが、任意の適切な数が設けられてよい。各々の二次フローリーダ２２８は、それぞれの薄いリブ２１４の下端において終わっている。二次フローリーダ２２８の数は、薄いリブ２１４の数に一致するとともに、それぞれが隣同士の薄いリブ２１４の間に交互に配置された厚いリブ２１２の数にも一致する。
【００７３】
第１の環状の厚い部分２２２、一次フローリーダ２２４、第２の環状の厚い部分２２６、および二次フローリーダ２２８は、長手方向リブ２１０に関して上述したように、これらの要素が射出成形用の鋳型において膨張した多孔性の発泡体で構成されるような厚さを有する。典型的には、これらの要素は、例えば約０．６ｍｍなど、０．５〜１．０ｍｍの厚さを有する。対照的に、一次フローリーダ２２４の間の第１のセグメント２３０および二次フローリーダ２２８の間の第２のセグメント２３２が存在し、これらは、谷部２１６に関して上述したように、これらの要素が未膨張の熱可塑性材料で構成されるような厚さを有する。典型的には、これらの要素は、例えば約０．３ｍｍなど、０．２〜０．５ｍｍ未満の厚さを有する。
【００７４】
第１の環状の厚い部分２２２、一次フローリーダ２２４、第２の環状の厚い部分２２６、および二次フローリーダ２２８の寸法、すなわち厚さおよび幅（それぞれ円形の底壁２０４の平面に対して垂直および平行）は、充てん圧力を下げ、高速な注入を助けるための容易な材料の流れを可能にするために、射出成形の際に熱可塑性材料が中央ゲート２２０から容易に流れ去ることができるように選択される。第１の環状の厚い部分２２２、一次フローリーダ２２４、第２の環状の厚い部分２２６、および二次フローリーダ２２８の厚さは、射出成形によって設定され、得られた膨張した多孔性の発泡体は、環状の足部２０２の高さ（典型的には、２ｍｍ）よりも小さい厚さを有する。これは、得られたカップを、環状の足部２０２の周において平坦な表面にしっかりと立てることができること、および円形の底壁２０４における膨張した多孔性の発泡体の領域が、環状の足部２０２の下縁よりも下方に突き出すことがなく、したがって平坦な表面におけるカップの堅固かつ確実な直立を妨げることがないことを、保証する。
【００７５】
図９〜図１１の写真において、未膨張のエリアは、この実施形態においてはＣＯ２ガスである発泡剤が溶液中にとどまっているため、肉眼にとって半透明に見えている。しかしながら、顔料が熱可塑性材料に取り入れられる場合、未膨張のエリアは、典型的には無地で不透明に見える。発泡したエリアは、典型的には、膨張した多孔性の発泡体によって生み出される白色の背景ゆえに、パステル色を有するように見える。図９〜図１１において、０．５ミクロン未満のセルサイズは、肉眼では見えないことに留意すべきである。
【００７６】
上述したように、射出成形は、プレフォーム２００の外側および内側の表面２４４，２４６に外側および内側の固体スキン２４０，２４２を形成するが、鋳型内での冷却時間は、溶融した熱可塑性樹脂が外側および内側の固体スキン２４０，２４２の間に保たれるように最小限にされる。射出成形の後に、内側および外側スキン２４０，２４２の間の熱可塑性樹脂が凝固する前に、鋳型が開かれ、上述のようにプレフォーム２００が外側の鋳型要素から取り外される。プレフォーム２００を外側の鋳型要素から取り外すことにより、プレフォーム２００の外面２４４への圧力が低減され、結果として、熱可塑性材料の未膨張の領域の発泡剤が溶液から出てガスを形成し、射出成形用の鋳型の外部に膨張した多孔性の発泡体を形成することができる。
【００７７】
別の実施形態においては、長手方向リブ２１０のすべてが、同じ寸法を有する。さらに別の実施形態においては、長手方向のリブ２１０および谷部２１６が、独立して変化する寸法を有することができる。
【００７８】
得られたカップの構造が、図１２〜図１４に示されている。カップ２５０は、飲料カップとして使用するための中空の物品であり、中央の中空な空洞２７０を定める環状の側壁２５６および底壁２０４を有する。カップ２５０は、膨張した多孔性の発泡体からなる側壁２５６の上縁２０８と、側壁２５６の下端２７２とを有する。側壁２５６は、一体的な環状の成形体であり、最も好ましくは、環状の側壁２５６７、底壁２０４、上縁２０８、および下端２７２が、一体的な環状の成形体である。中空の物品は、単一のプラスチック材料で構成され、随意により熱可塑性樹脂で構成される。典型的には、中空の物品は、単一のリサイクル可能な熱可塑性材料で構成された飲料カップまたは食品容器であり、随意により、熱可塑性材料は、ポリオレフィンまたは複数のポリオレフィンの混合物（さらに随意により、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（さらに随意により、ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレート）、あるいはポリ乳酸を含むポリマーである。好ましくは、中空の物品は、少なくとも７５℃の温度まで熱的に安定なコーヒーカップである。
【００７９】
環状の側壁２５６は、内側および外側スキン２５４，２５２ならびに両者の間の膨張した多孔性の発泡体層２５７のサンドイッチ構造からなるプラスチック材料を含む。上縁２０８は、膨張していないプラスチック材料の環状リング２１８によってサンドイッチ構造の上端から区分されている。膨張した多孔性の発泡体層２５７は、上縁２０８と下端２７２との間の方向に側壁２５６に沿って長手方向に延びている補強エリア２５８の環状アレイを含む。補強エリア２５８は、上縁２０８と下端２７２との間の方向に側壁２５６に沿って長手方向に延びているスペーサ領域２６０の環状アレイによって互いに隔てられ、環状の側壁２５６を巡って交互の補強エリア２５８およびスペーサ領域２６０がもたらされている。補強エリア２５８は、第１の密度の膨張した多孔性の発泡体を含み、スペーサ領域２６０は、第２の密度の膨張した多孔性の発泡体を含み、第１の密度は第２の密度よりも高い。補強エリア２５８における膨張した多孔性の発泡体は、典型的には、スペーサ領域２６０における膨張した多孔性の発泡体よりも低い多孔性の空隙の密集度を有し、さらには／あるいはスペーサ領域２６０における膨張した多孔性の発泡体よりも均一な多孔性の空隙のサイズ分布を有し、さらには／あるいはスペーサ領域２６０における膨張した多孔性の発泡体よりも小さい多孔性の空隙の平均サイズを有する。
【００８０】
得られたカップ２５０において、低密度の膨張した発泡体が、プレフォーム２００に存在した主リブ２１２および小リブ２１４に残っている。プレフォーム２００の谷部２１６は、谷部２１６の外側固体スキン２４０によって定められる谷部の底から、隣接する主リブ２１２および小リブ２１４よりも高い地点まで膨張している。しかしながら、驚くべきことに、より高い密度の発泡体が、主リブ２１２および小リブの間に生成され、これは、予備成形時の発泡体の膨張が谷部２１６においては生じていないがゆえに、高い密度を有すると考えられる。
【００８１】
プレフォームの円形の底壁２０４においては、構造が、最終的なカップの底に実質的に保持されるが、それまでは未膨張であった領域の何らかの小さな膨張が存在してもよい。環状の上縁２０８と長手方向のリブ２１０および谷部２１６の上端との間の環状の遷移ゾーン２１８は、依然としてカップ２５０内の未膨張の熱可塑性材料で構成されている。
【００８２】
とくには図１３に示されるように、得られたカップは、側壁２５６について、わずかに起伏のある外周面２５２および実質的に平滑な内周面２５４を有する。側壁２５６は、膨張した多孔性の発泡体２５７を含む。外周面２５２は、プレフォーム２００の谷部２１６の位置にわずかに高い表面を有する。しかしながら、発泡剤の濃度、冷却時間、および射出成形用の鋳型からの取り外し時のプレフォームの温度の最適化を操作して、実質的に平滑な外周面２５２を達成することができる。
【００８３】
図５を参照して上述したように、発泡体の密度は、側壁２５６の周を巡って変化し、プレフォーム２００の谷部２１６の位置に対応する補強エリア２５８を構成する比較的高密度のエリア２５８と、プレフォーム２００の長手方向リブ２１０の位置に対応するスペーサ領域２６０を構成する比較的低密度のエリア２６０とが、交互に存在する。環状の側壁２５６を巡る交互の補強エリア２５８およびスペーサ領域２６０は、各々の補強エリア２５８が対向するスペーサ領域２６０の間に位置し、各々のスペーサ領域２６０が対向する補強エリア２５８の間に位置することをもたらす。
【００８４】
低密度のエリア２６０は、プレフォーム２００の主長手方向リブ２１２の位置に対応する第１の低密度エリア２６０ａと、プレフォーム２００の小長手方向リブ２１４の位置に対応する第２の低密度エリア２６０ｂとを含み、第２の低密度エリア２６０ｂにおける発泡体密度が、第１の低密度エリア２６０ａにおける発泡体密度よりもわずかに高いが、いずれにせよ、発泡体密度は、谷部２１６の位置に対応する比較的高密度のエリア２５８よりも低い。長手方向リブ２１０が同じ寸法を有している別の実施形態においては、低密度のエリア２６０が、同じ寸法および特性を有し、高密度のエリア２５８と交互に位置する。
【００８５】
スペーサ領域２６０は、第１および第２のスペーサ領域２６０ａ，２６０ｂを含み、第１のスペーサ領域２６０ａは、環状の側壁２５６を巡る周方向において、第２のスペーサ領域２６０ｂよりも大きな幅を有する。第１および第２のスペーサ領域２６０ａ，２６０ｂは、膨張した多孔性の発泡体を含み、第１のスペーサ領域２６０ａの膨張した多孔性の発泡体は、第２のスペーサ領域２６０ｂの膨張した多孔性の発泡体よりも低い密度を有する。第１および第２スペーサ領域２６０ａ、２６０ｂは、環状の側壁２５６を巡って交互に位置する。環状の側壁を巡る交互の補強エリア２５８ならびに第１および第２のスペーサ領域２６０ａ、２６０ｂは、補強エリア２５８、第１のスペーサ領域２６０ａ、補強エリア２５８、および第２のスペーサ領域２６０ｂの並びの繰り返しを提供する。
【００８６】
補強エリア２５８は、環状の側壁を巡る周方向の幅が、０．５〜３ｍｍであり、随意により０．７５〜２ｍｍである。スペーサ領域２６０は、環状の側壁を巡る周方向の幅が、０．５〜１０ｍｍであり、随意により０．５〜４ｍｍであり、さらに随意により０．７５〜３ｍｍである。側壁は、０．５〜４ｍｍの厚さを有し、随意により１〜３ｍｍの厚さを有する。
【００８７】
上述したように、プレフォームの円形の底壁２０４においては、構造が、最終的なカップの底に実質的に保持されるが、それまでは未膨張であった領域の何らかの小さな膨張が存在してもよい。したがって、中空の物品またはカップ２５０において、底壁２０４は、中央のゲート領域２８０と、ゲート領域２８０を囲む膨張した多孔性の発泡体の第１の環状リング２８２と、側壁２５６に向かって半径方向外側へと延びる膨張した多孔性の発泡体の複数の第１の放射状要素２８４とを有する。第１の放射状要素２８４は、未膨張のプラスチック材料の第１のセグメント２８６によって互いに隔てられている。底壁２０４は、複数の第１の放射状要素２８４を囲み、複数の第１の放射状要素２８４の半径方向外側の端部２９０につながっている膨張した多孔性の発泡体の第２の環状リング２８８と、側壁２５６に向かって半径方向外向きに延びる膨張した多孔性の発泡体の複数の第２の放射状要素２９２とを含む。第２の放射状要素２９２は、未膨張のプラスチック材料の第２のセグメント２９４によって互いに隔てられている。膨張した多孔性の発泡体の複数の第２の放射状要素２９４の半径方向外側の端部２９６は、側壁２５６につながり、とくには側壁２５６内のそれぞれのスペーサ領域２６０、典型的には第１のスペーサ領域２６０ａにつながる。
【００８８】
底壁２０４内の未膨張のプラスチック材料は、典型的には、０．２５〜０．７５ｍｍの厚さを有し、随意により０．２５〜０．５ｍｍの厚さを有する。底壁２０４内のプラスチック材料の膨張した多孔性の発泡体は、典型的には０．５〜１．７５ｍｍの厚さを有し、随意により０．５〜１．２５ｍｍの厚さを有する。
【００８９】
中空の物品２５０は、側壁２５６の下端２７２から下方に延び、底壁２０４の底面３０２よりも低い位置にある少なくとも１つの下面３００を定める少なくとも１つの足部２９８をさらに有する。好ましくは、少なくとも１つの足部２９８は、単一の環状の下面３００を有する単一の環状の足部２９８を含み、側壁２５６および底壁２０４と一体に成形され、１．５〜４ｍｍの高さを有し、随意により１．７５〜３ｍｍの高さを有する未膨張のプラスチック材料を含む。
【００９０】
カップ２５０を巡る交互の繰り返しの発泡体密度が、図１３および図１４に示されている。カップの周を巡る交互の高密度／低密度の膨張した多孔性の発泡体のエリアから得られた発泡体構造は、長手方向に荷重が加えられたときにカップの高い負荷容量をもたらし、換言すると、カップは、カップの長手軸に沿って加えられる力による押しつぶしによく耐える。交互の高密度／低密度の膨張した多孔性の発泡体のエリアは、高密度のエリア２５８が長手方向の低密度の発泡体のエリア２６０ａ，２６０ｂによって隔てられた長手方向の補強リブを構成するように、側壁に沿って長手方向に延びる。この長手方向の押しつぶしに対する強度は、カップの全周にわたって一定の発泡体の密度を有している対応する厚さの発泡体側壁と比べて、実質的に２倍である。また、カップは、側壁においてきわめて高い曲げ剛性およびきわめて高いフープ剛性も有し、これは、対応する構造特性の未発泡の熱可塑性材料のカップ側壁と比較して大幅に少ない質量の熱可塑性材料で達成される。要約すると、本発明の発泡によるカップは、単一の熱可塑性材料から形成することができるカップにおいて最小限の量の熱可塑性材料を使用して側壁に高い構造強度をもたらすことができる。
【００９１】
本発明の好ましい実施形態を使用して形成されたカップの剛性は、現在市販されている他の限定利用のカップよりもはるかに優れている。カップは、典型的には、発泡部分および非発泡部分の両方において高い結晶化度を有することができ、したがって高い熱安定性を有する熱可塑性ポリマーを含む。したがって、本発明の好ましいカップは、食器洗い機において安全かつ電子レンジにおいて安全であり、無制限の再使用を呈することができる。
【００９２】
本発明によれば、重量に対する容積の比が大きい高強度の中空物品を提供することができる。例えば、中央の中空空洞の容積（単位は、ｃｍ３）と中空物品の質量（単位は、ｇ）との間の比が、２〜３である。
【００９３】
図示の実施形態のカップ２５０の熱可塑性材料は、５５．６ｃｍ３の膨張後体積（すなわち、最終的なカップの材料の体積）を有し、これは、２６ｃｍ３の膨張前体積を有するプレフォームと比較して、カップ２５０の発泡体側壁２５６を形成するための谷部２１６の周辺の外方向への大きな膨張および長手方向リブ２１０の周辺の外方向への少ない膨張の結果として、射出成形用の鋳型の外部で生じるカップとプレフォームとの間の約１１０％の膨張を呈する。
【００９４】
典型的には、中間の予備成形されたカップから最終の完全に膨張したカップへの体積変化は、約２．１：１であるが、この比は、設計およびプロセス制御によって１．５：１〜３：１の範囲内になるように容易に変更可能である。
【００９５】
図９〜図１４の例示の実施形態においては、典型的なコーヒーカップが形成される。しかしながら、本発明は、例えばトレイを形成するような高さが約１０ｍｍまででしかない中空容器や、例えば、テイクアウトの食品、クックチル方式の食品（調理済み冷蔵食品）、またはインスタントの食品などの高温または低温の食品のための入れ物などの広い開口の容器を製造するために、使用可能である。
【００９６】
例示した実施形態に対するさまざまな変更が、当業者にとって明らかであり、本発明の技術的範囲に含まれるように意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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